區域自動氣象站儀器維護與常見故障處理對策分析

摘?要：由于區域自動氣象站需要連續不間斷運行，各種各樣的故障問題開始相繼出現，在一定程度上增加了技術保障人員的維修維護難度。為了確保區域自動氣象站可以正常運行，及時解決區域自動氣象站儀器的各類故障問題，本文結合內蒙古自治區阿巴嘎旗境內自動氣象站運行的多年維修維護經驗，對區域自動氣象站采集器、降水量、溫濕度、氣壓等各種傳感器常見故障及相關的處理對策進行了匯總，并給出了日常維護方法，以期對基層臺站技術保障人員提供參考，使其在日常工作中有明確的維護維修思路，提升區域自動氣象站觀測數據的及時性、連續性和準確性水平。

關鍵詞：區域自動氣象站;日常維護;常見故障;處理對策

因科學技術水平的快速發展，各地區的區域自動氣象站建設密度越來越大，區域自動氣象站數量不斷增多，內蒙古自治區阿巴嘎旗境內基本實現了全覆蓋。區域自動氣象站的建成并投入使用，使得氣象部門的精細化預報及防災減災能力均得到了不同程度的提升，為政府部門的防災決策提供了重要的參考支撐。由于區域自動氣象站的分布范圍廣、站點數量多、無人值守且數據傳輸較為復雜的特點，使得儀器故障經常出現，在影響基層臺站氣象測報工作順利開展的同時，還增加了其維修維護工作的難度。特別是在保障人員隊伍建設速度比區域站建設速度明顯落后的情況下，對保障人員的設備保障能力均提出了較高的要求。為了確保探測環境不遭受破壞，在較為偏遠的鄉村分布的區域站點數量較多，一旦觀測儀器設備出現故障問題，保障人員可以第一時間到達現場，且達到現場后還需要較長的時間進行維修。若是不能對故障原因提前進行了解，故障問題就不能當天解決，這就極大地影響了區域自動氣象站觀測數據的連續性，還會影響氣象服務工作的正常開展。為了避免這種情況出現，需要將配件的準備、故障初步判斷等工作提前做好。如果通過遠程方式對故障問題進行準確判定，可使維修成功率大幅度增強，縮短故障維修時間。

1?加強區域自動氣象站儀器維護的必要性

所謂的無人區域自動氣象站，就是利用相關儀器觀測地球表面相對區域內的氣象變化情況和變化過程，進而為天氣預報、氣候分析、氣象服務等提供數據支撐。因此，為了確保氣象工作可以順利推進，需要將區域自動氣象站儀器維護工作做好，氣象觀測人員也要不斷增強自身的綜合素質和責任意識，將區域自動氣象站管理和日常維護工作做好，進一步推動社會經濟持續健康發展。區域自動氣象站主要包括傳感器、采集器、通信系統，其主要特征是可以無人操作、區域覆蓋范圍廣、準確性高，在各級氣象部門中得到了廣泛應用。作為準確性較高的自動化氣象監測方式，在使用區域自動氣象站進行檢測的過程中，一旦發現周圍氣象要素發生變化，將會有相關的變化信號出現在傳感器感應末端，采集器系統則會收集和整理該信號信息，之后則借助于通信系統向服務器終端傳輸最終的信息。對于氣象人員來說，通過電腦屏幕就能獲取到區域內的不同氣象要素數據，在降低氣象人員工作強度的同時，還有效提升了氣象觀測數據的準確性水平。由于區域自動氣象站不需要值班人員看守，再加上長期的工作環境較為惡劣，設備儀器很容易出現故障問題，會使氣象監測數據的準確性水平大幅度下降，還會對區域自動氣象站的正常使用產生影響，將區域自動氣象站的日常維護工作做好，可進一步促進氣象工作順利進行。

2?區域自動氣象站儀器常見故障處理對策

2.1?雨量傳感器故障

雨量傳感器故障主要包括漏斗故障、翻斗故障、干簧管故障以及翻斗磁鐵故障，主要表現形式是在降水天氣出現時，采集器上卻沒有降雨量顯示。當前，阿巴嘎旗區域自動氣象站中的雨量傳感器型號為翻斗式雨量傳感器。對其的故障處理有：（1）需對雨量傳感器的雨量筒和下水漏斗進行檢查，主要是判斷是否被雜物堵塞。若是被雜物堵塞，需將雜物清理干凈，將雨量筒的螺絲擰下來，對漏斗和翻斗直接進行清洗即可;（2）若是對漏斗和翻斗進行清洗更換后，故障問題仍舊沒有得到解決，可以利用萬用表的電阻檔對干簧管兩端進行測量，將翻斗翻轉一次后，若萬用表出現跳變，說明干簧管正常，反之亦然，需要重新更換干簧管;（3）分別檢查信號電纜與采集器、雨量傳感器之間的接頭是否出現松動或者接觸不良，若是，需對其進行重新固定。只有逐個檢查故障原因，才能找出具體故障部位，進而采取有針對性的處理對策。另外，在對雨量傳感器進行標校的過程中，若是雨量相同的情況，而雨勢強度校準不一致，且大雨強校準計數偏大，需對固定翻斗的螺絲松動情況進行檢查，在雨勢過急的情況下，受到慣性作用會使翻斗出現翻動，進而出現計數，導致雨量傳感器的測試值比實際值偏大。

2.2?溫濕度傳感器故障

溫濕度傳感器故障的表現形式是觀測到的對應數據異常，主要表現在溫濕度數據與周圍相鄰站點的差值較大或者與當前季節的正常范圍不符或者是大晴天中前后相對濕度數值接近100%。區域自動氣象站的溫濕度傳感器型號為HMP45D傳感器，測量溫度的部分主要是利用鉑金屬率隨著溫度的變化而發生改變的原理。測量電壓的電路則通過A/D轉換器方式，將電壓信號轉化為數字信號，進而獲取相關的溫度數據。相對濕度則是利用高分子薄膜型濕敏電容，借助于HMP45D傳感器將變化的電容轉化為電壓變化量，其輸出電壓范圍在0～1V之間，而對應的相對濕度則為0～100%。HMP45D空氣溫濕度傳感器主要為進口傳感器，是世界上最好的傳感器，若是發現其性能下降，不需要特別維護，若是受損，對其進行直接更換即可。

2.3?風向風速傳感器故障

風向、風速傳感器故障的主要表現形式是風向卡滯拉直現象及采集器采集到的風向風速數據與相鄰站點的數據差異大。若是風向風速傳感器顯示一個方位卡滯拉直現象，需對風杯、風向標轉動的靈活性進行檢查。由于風向風速傳感器在惡劣環境條件下工作，其表面很容易堆積灰塵、雜葉等，此時需將風桿放倒并做好維修;若是觀測到的風向風速數據沒有太大變化，需對連接風向風速傳感器與采集器的接頭進行檢查，查看是否斷開或連接線破損;同時還要對風向傳感器的指北方位進行檢查。

2.4?氣壓傳感器故障

當氣壓傳感器出現故障問題時，采集到的氣壓值與周邊區域自動站的數值之間相差大，且變化量小或者是與歷年同時期的氣壓數值有較大懸殊。如果顯示有氣壓數據且有一定程度的變化，說明連接線路正常，可能是氣壓傳感器故障。工作人員可以將采集器機箱打開，對線路連接情況進行檢查，若是正常，可以對氣壓通氣管的灰塵或蜘蛛網進行清理;將氣壓盒打開后，點擊復位鍵，氣壓數值就能恢復正常;若是故障問題還沒有得到解決，需對氣壓傳感器進行更換。

2.5?采集器主板故障

采集器主板故障的主要表現形式是供電系統故障和通信系統故障。區域自動氣象站中的電源系統包括太陽能輸出電壓和采集器蓄電池。應對太陽能開關的輸入和輸出端的帶電情況進行檢查，查看蓄電池電壓是否在10.8V～14.5V之間，若是電壓在10.8V以下，則說明負載不供電，可對電池更新維護;通信系統故障則包括GPRS網絡故障和通信模塊故障，前者的判斷方式是將當前卡替換成可以正常通信的SIM卡，或者是將當前卡放入到另一部可以上網的手機上。通信模塊故障可以利用顯示板判斷，正常情況下顯示到的移動GPRS網絡是間隔性閃爍。若是有“E1、E2、E3”時，說明模塊硬件有故障問題出現，需對其進行維修或者是直接更換;若是有“E4、E5”時，則說明是天線或者信號故障。

3?區域自動氣象站儀器維護

3.1?降水量傳感器日常維護

定期對雨量筒內部的阻塞物進行清理，并做好過濾網的清潔工作。在對雨量筒進行清理的過程中需要將外罩擰下，并將雨量通信線斷開，之后則取下傳感器，對漏斗、翻斗、濾網分別進行清理。禁止對雨量傳感器翻斗內壁直接進行觸摸，防止沾染油污，進而對其的感應產生影響，如漏斗堵塞時，可以使用鐵絲將堵塞物清理干凈。由于冬季降水較少，可以將承水口蓋子蓋上，若是因大風天氣影響，出現沙塵天氣或者是周圍沒有落葉，持續時間較短的降水不會導致漏斗堵塞，若是出現固態降水，需及時進行檢查。

3.2?溫濕度傳感器日常維護

工作人員需要對微型百葉箱、傳感器灰塵進行定期清掃;禁止用不清潔的物體對溫濕度傳感器進行直接接觸。清潔的過程中，需要將探頭處的黑色過濾器旋開，過濾器內部有一層薄薄的過濾網，并將其旋出，利用干凈的毛刷擦去上面的灰塵。濕敏電容屬于精密儀器，探頭部位十分脆弱，一旦清潔不當很容易損壞傳感器。

3.3?風向風速傳感器日常維護

在對風向風速傳感器進行定期巡檢的過程中，需對其的靈活性水平進行觀察，可以選擇在1～2級風出現時進行觀察判斷，一旦發現異常情況需及時更換或者是直接清洗。為了避免風向風速傳感器電纜出現破損，需對其進行定期檢查，主要查看插頭插座是否擰緊，發現異常情況并修復緊固。在雷暴、冰雹等強對流天氣出現后需檢查風傳感器是否受損，在發現異常情況后需重新更換或修復。若臺站使用的是傾倒式風桿，需做好風桿拉索牢固性的檢查，并結合實際每兩年或者三年更換一次，以確保風桿緊固的安全性水平。

3.4?氣壓傳感器日常維護

氣壓傳感器很少出現故障問題，在日常維護時需要重點關注靜壓氣孔口的通暢程度，做好氣壓通氣孔的檢查，避免出現異物或者污染;防止氣壓傳感器直接被陽光直射，需在斷電的情況下對傳感器進行更換或安裝，同時還要做好供電電壓的檢查。

3.5?數據采集器日常維護

對于區域自動氣象站來說，不需要對數據采集器進行單獨維護，可以借助于毛刷清理采集器上的灰塵;在安裝傳感器或者是拔插各個接線端口時需將電源斷開。每月將采集器機箱打開一次，清除里面的雜物、灰塵等;禁止將其他雜物放置在采集器上，不定期檢查采集器底部接線口是否破損。

4?結論

綜上所述，區域自動氣象站運行過程中難免會有故障問題出現，對其的日常維護和維修是一項極其重要的工作，需要工作人員有極強的責任意識。及時發現故障問題并快速找出故障原因，對區域自動氣象站進行正確的維修維護，確保采集氣象要素數據的及時性和有效性水平。自動氣象站故障原因有很多，除了要求工作人員自身具備較強的專業能力外，還要定期對區域自動氣象站進行巡視，對破舊或者有故障問題的設備及時進行更換，確保區域自動氣象站可以安全高效的運行，進而為社會大眾及各個行業服務。

參考文獻：

[1]陳幫林，李培，張貴俠.區域自動氣象站常見故障的維修與日常維護[J].農業與技術，2017，（10）：236.

[2]陳海蓮.區域自動氣象站常見故障處理與維護[J].科技風，2016，（17）：244.

[3]孫奇，劉志鵬，武威，孫瑩.區域自動氣象站的維護、故障排查與處理[J].北京農業，2015，（26）：165166.

作者簡介：霍振宇（1982—?），男，漢族，內蒙古錫林浩特人，本科，助理工程師，從事觀測技術保障工作。